研究人员在发表在《先进材料科学与技术》杂志上的研究中说:“数据驱动的方法显示出加速发现新的热电和超导材料的潜力。”
超导体是一种几乎没有电阻的导电材料。超导材料改善了磁共振成像(MRI)领域,并导致了粒子对撞机的发展,可用于与原子分裂有关的研究。目前可用的超导材料只能在极低的温度下工作。如果研究人员能够找到在环境温度下工作的超导材料,那么电就可以在不损失能量的情况下进行远距离传输。
目前寻找这些材料的方法有些随机,结果很大程度上取决于研究者的直觉、经验和运气。日本国家材料科学研究所的材料科学家Yoshihiko Takano及其同事证明,通过使用特定搜索参数筛选无机材料数据库,可以提供一种更系统的方法来寻找超导材料。
他们通过Atomwork搜索无机材料的大型数据库。在之前的研究中,使用同样的方法,研究小组确定了snbi2se4(锡、铋和硒的化合物)是一种潜在的超导体。实验表明事实确实如此。
但是,snbi2se4需要非常低的温度和高压才能成为超导材料。研究小组再次通过数据库进行了搜索,选择了与snbi2se4晶体结构相似但“带隙”更窄的材料,这是一种与原子结构相关的属性,它允许电子从一个能级跳到另一个能级,从而参与导电性。
他们的最佳选择是Pbbi2te4(由铅、铋和碲形成)。他们合成了pbbi2te4晶体,检查了它们的结构、化学成分和其他性能,发现这些性能符合预期。他们将这些晶体暴露在高压和不同温度下,发现PbBi2te4的电阻随着压力的增加而降低,在10千兆帕时达到超导状态,大约是SnBi2se4超导所需压力的一半。
“这项工作为下一代数据驱动材料科学的重要第一步提供了一个案例研究,”该团队总结道。